Современные физико-химические методы мониторинга экологической безопасности
Решение проблемы экологического контроля ливневой канализации и сточных вод при помощи современных физико-химических методов анализа. Методы отбора и хранения проб воды, физико-химические анализы, необходимые для аналитического контроля сточных вод.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 17.02.2019 |
| Размер файла | 704,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Стерлитамакский химико-технологический колледж
СОВРЕМЕННЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ МОНИТОРИНГА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Щекатурова К.С., Белякова Т.Н.
Научный руководитель: Белякова Т.Н.
г. Стерлитамак, Россия
В работе решается актуальная проблема экологического контроля ливневой канализации и сточных вод при помощи современных физико-химических методов анализа.
Использование различных приборов при аналитическом контроле воды, систематический мониторинг воды способствует улучшению экологической ситуации региона.
Выбор данной темы обусловлен тем, что моя профессия "Технолог" тесно связана с аналитическим контролем производства. В производственных и исследовательских лабораториях для текущего контроля производства, для выходного контроля качества химической продукции, для контроля сточных вод и воздуха производственных помещений рабочей зоны используют физико-химические методы анализа. Эти методы основаны на проведении аналитических реакций, конец которых определяется с помощью приборов. Прибор фиксирует изменение физического свойства анализируемого вещества и может записать на ленте самописца или передать на световое табло. С помощью методов физико-химического анализа, можно осуществлять регулирование современных технологических процессов производства и осуществлять мониторинг состава сточных вод и воздуха рабочей зоны. От правильной организации аналитического контроля во многом зависит экологическая безопасность производства.
Цель исследования: Повышение теоретических знаний, экологической грамотности, практических умений и навыков будущего техника-технолога к самостоятельной профессиональной деятельности. Знакомство с экологическим аудитом и его проведением, целями и задачами.
Задачи исследования:
1. Изучить принцип действия и порядок работы на современных приборах: рН-метр, фотоэлектрический колориметр, хроматограф.
2. Провести исследование ливневых и сточных вод производства СК в течение 2 месяцев по следующим показателям: рН-среды, содержание иона аммония, толуола и ДМФА (диметилформамида).
3. Составить графики изменения измеряемых показателей контроля качества воды и проанализировать соответствие ПДК.
4. Дать независимую оценку соответствия деятельности аудируемого предприятия экологическим требованиям с целью недопущения негативного воздействия техногенной деятельности на окружающую среду (водоемы г. Стерлитамака).
Предмет исследования: физико-химические (инструментальные) методы мониторинга сточных вод производства СК
Объект исследования: процесс определения состава сточных вод при помощи современных физико-химических методов анализа.
Реализация решения поставленных задач
Обеспечение экологической безопасности предприятия
Проблема сточных вод и их очистки - одна из самых главных для промышленных предприятий, использующих значительные объемы водных ресурсов для осуществления производственной деятельности.
Говоря о проблеме сточных вод, необходимо отметить, что под это определение подпадают воды со значительной степенью загрязнения бытовыми и производственными отходами - мусором, органическими и неорганическими химическими веществами, грязью и т.д. Они удаляются из населенных пунктов и промышленных предприятий с помощью системы канализации. Содержащиеся в воде загрязнения могут быть растворимыми, нерастворимыми и коллоидными (дисперсными). Определить их количественный и качественный состав помогает физико-химический анализ сточных вод.
Производственные сточные воды - представляют собой опасность из-за возможного содержания в них не только химических загрязнений, но и ядовитых и опасных веществ - ртути, свинца, фенола, мышьяка и т.д. Она осуществляется экстракцией, сорбцией, нейтрализацией, электрокоагуляцией, ионным обменом.
Основные показатели, которые измеряет анализ сточных вод, - это показатели качества воды и ее опасности, наличие и процентное содержание металлов, неорганических и органических химических соединений. Сделать анализ воды можно в специализированной лаборатории, имеющей необходимое оборудование и реагенты для исследований - лаборатории службы воздуха ОАО "Синтез-Каучук". Анализы проводит группа сточных вод. Лаборатория предприятия имеет аттестат на проведение анализа сточных вод, что позволяет ей гарантировать цехам точные и полностью достоверные результаты, не нуждающиеся в дополнительном уточнении и подтверждении. канализация сточный вода экологический
На занятиях факультатива "Эколог" меня заинтересовало новое направление практической работы - экологическое аудирование. Мы освоили методики по определению качества воды и занялись исследованием воздействия предприятия ОАО "Синтез-Каучук" на водоемы Стерлитамака. С февраля 2014 года на производственной практике мы начали исследование ливневых и сточных вод производства СК на ряд показателей: рН-среды, массовая концентрация иона аммония, количественное определение ДМФА и толуола в воде, используя современные физико-химические методы анализа.
Методы и методики выполнения анализов
Определение ионов аммония
Ионы аммония и аммиак появляются в грунтовых водах в результате жизнедеятельности микроорганизмов. Так же объясняется присутствие их в питьевых водах, если эти вещества не прибавляли в смеси с хлором при водоподготовке. В поверхностных водах аммиак появляется в небольших количествах, обыкновенно в период вегетации, в результате разложения белковых веществ. В анаэробной среде аммиак образуется при восстановлении органических веществ. Вследствие жизнедеятельности нитрифицирующих бактерий содержание аммиака в водоемах снижается при одновременном образовании нитратов. Повышенное содержание аммиака в поверхностных водах объясняется спуском в них бытовых сточных вод и некоторых промышленных вод, содержащих значительные количества аммиака или солей аммония, являющихся отходами производства.
Отношение концентраций свободного аммиака (NН3) и ионов аммония (NH4+) зависит от концентрации водородных ионов. Концентрации отдельных форм можно определить при помощи расчетов. Для определения аммиака используется метод непосредственного колориметрического определения в питьевых и поверхностных водах с реактивом Несслера. Для работы необходим фотоколориметр КФК-2 или другой фотометр, позволяющий измерения в диапазоне 425 нанометров, кювета на 50 мм. Определение проводят следующим образом:
К 50 мл первоначальной или осветленной пробы, прибавляют 1-2 капли раствора сегнетовой соли и смесь тщательно перемешивают. Затем добавляют 1 см3 реактива Несслера и снова перемешивают. Через 10 мин измеряют оптическую плотность. Окраска смеси устойчива в течение 30 мин. Из величины оптической плотности вычитают оптическую плотность холостого опыта.
Содержание ионов аммония NH4+ в мг/дм3 вычисляют по градуировочному графику.
Определение рН-воды
В чистой воде при 25 °C концентрации ионов водорода [H+] и гидроксид-ионов [OH?] одинаковы и составляют 10?7 моль/л. Когда концентрации обоих видов ионов в растворе одинаковы, говорят, что раствор имеет нейтральную реакцию (рН=7). При добавлении к воде кислоты концентрация ионов водорода увеличивается, а концентрация гидроксид-ионов соответственно уменьшается, при добавлении основания - наоборот, повышается содержание гидроксид-ионов, а концентрация ионов водорода падает. Когда рН ниже 7 говорят, что раствор является кислым, а при рН > 7 - щелочным.
Сущность метода: Методика предназначена для определения рН воды на основе электрометрического метода измерения ЭДС электролитической ячейки, состоящей из пробы воды, стеклянного электрода и электрода сравнения.
Оборудование и реактивы:
- Прибор иономер лабораторный ЭВ-74 (рН-метр, милливольтметр рН-121).
- Электрод измерительный и вспомогательный.
Ход определения: Подготовку прибора проводят в соответствии с руководством по его эксплуатации.
Со вспомогательного электрода ЭВЛ-1МЗ снимают пластмассовый колпачок. Осторожно удаляют пробку и заливают в отверстие пипеткой насыщенный при 20є С раствор хлористого калия.
Настройку прибора проводят по буферным растворам (ежедневно прибор проверяют по двум буферным растворам с рН=7 и рН=9). После настройки прибора электроды промывают дистиллированной водой, остатки воды с электродов удаляют фильтровальной бумагой.
Внерабочее время электроды хранят погруженными в дистиллированную воду, при этом вспомогательный электрод ЭВЛ-1МЗ закрывают колпачком, отверстие для заливки закрывают пробкой.
Выполнение определения: После настройки прибора по буферному раствору, электроды промывают дистиллированной водой и погружают в стакан с исследуемой пробой.
Отсчет величины рН по шкале прибора проводят в том случае, если показание прибора не будет изменяться более чем на 0,2 единицы в течение одной минуты.
Измерение повторяют и за результат анализа принимают среднее арифметическое значение. После измерений электроды ополаскивают дистиллированной водой и удаляют остатки воды фильтровальной бумагой.
Если возникает необходимость обезжирить электроды, то их протирают мягкой тканью, смоченной спиртом, затем несколько раз ополаскивают дистиллированной водой и протирают фильтровальной бумагой.
Расчет: За результат измерения принимают значение рН, которое определяют по шкале прибора. За результат анализа Хср. Принимают среднее арифметическое значение результатов двух параллельных измерений Х1 и Х2
Хср.= (Х 1 + Х 2)/2
Определение ДМФА и толуола в воде хроматографическим методом
Диметилфармамид (ДМФА) и толуол (метилбензол) - являются сильно токсичными ядами, влияющими на функцию кроветворения организма, поэтому попадание в организм человека этих веществ вызывает серьёзную опасность.
Сущность метода: Метод основан на непосредственном введении пробы сточной воды в хроматографическую колонку с последующей регистрацией диметилформамида (ДМФА) и толуола пламенно-ионизационным детектором.
Для работы применяют: Хроматограф газовый лабораторный ЛХМ-8МД с детектором ионизации в пламени
Выполнение определения: Анализируемую пробу воды отбирают микрошприцем и вводят в хроматограф в количестве 2-5 ммі в зависимости от концентрации примесей.
Перед отбором пробы проверяют чистоту микрошприца путём записи хроматограммы дистиллированной воды.
Убедившись в чистоте микрошприца, вводят пробу в колонку и проводят запись хроматограммы. После этого рассчитывают площадь пиков ДМФА и толуола
Расчёт: Содержание ДМФА и толуола в сточной воде (С) в мг/дмі рассчитывают по формуле
С= (S*К*1000)/ V,
где: С - содержание данного компонента в воде, мг/дмі;
S - площадь пика ДМФА, толуола, смІ;
К - калибровочный коэффициент, мг/смІ;
V - объём пробы, взятый на анализ, смі
Чувствительность метода по ДМФА, толуолу - 0,5 мг/дмі.
Заключение
Итак, в течение февраля-марта нами проводился ежедневный отбор проб сточной воды, ливневой канализации и исследование показателей качества: рН (потенциометрический метод), определение массовой концентрации ионов аммония фотометрическим методом, определение ДМФА и толуола хроматографическим методом. Был обобщен материал наблюдений, дана оценка качества воды.
Риск объекта оценивается методом построения дерева событий - это графический способ слежения за набором обстоятельств, ведущих к неблагоприятному исходу.
Рассчитать степень опасности вещества данного объекта можно по формуле:
П=К/ПДК,
где ПДК - среднесуточная предельно-допустимая концентрация; К - концентрация вещества в пробе.
ПДК - норматив, количество вредного вещества в окружающей среде, за определенный промежуток времени, не влияющее на здоровье человека и не вызывающее неблагоприятных воздействий у его потомства. Любое превышение ПДК опасно для живых организмов, может вызвать заболевание, летальный исход. Нормативы ПДК вредных веществ на территории Российской Федерации едины и обязательны для всех предприятий, независимо от формы собственности и подчиненности. В своем большинстве нормативы утверждены еще Минздравом СССР, но они признаются действующими, поскольку не противоречат российскому законодательству и не заменяются новыми нормативами, разработанными Государственной санитарноэпидемиологической службой Российской Федерации.
Средний показатель рН ливневой канализации составил 8,2 при норме 6,5-8,5, т.е. соответствует установленным нормам. Содержание массовой концентрации иона аммония ливневой канализации - 0,15мг/дмі при норме 0,5 мг/дмі (соответствует норме). Превышение показателей опасно ввиду того, что ливневые стоки после отстаивания в отстойниках подаются вновь на производственные нужды. Ухудшение показателей наблюдается в период таяния снега и паводка. Ливневые воды используются в замкнутом цикле, этим обеспечивается рациональное использование и экономия водных ресурсов.
Средний показатель рН сточной воды (колодец ХЗК) составил 9,09 при норме 6,5-8,5, содержание иона аммония составило 0,62 мг/дмі при норме 3,0 мг/дмі, среднее содержание толуола - 0,77 мг/дмі при норме 3,0 мг/дмі, ДМФА - 0,16 при норме 3,0 мг/дмі. Сточные воды (ХЗК - химически загрязненная канализация, соответствуют нормам ПДК за исключением водородного показателя рН, который смещен в щелочную сторону).
Проведенный мониторинг ливневых и сточных вод показал, что значительных превышений предельно-допустимых концентраций за 2 месяца не было. Превышение рН устраняется разбавлением на БОС ФКП "Авангард" и ОАО БСК.
Мы ознакомились с принципом действия и работой сложных приборов, освоили методы отбора и хранения проб воды, научились проводить физико-химические анализы, необходимые для аналитического контроля ливневых и сточных вод в лаборатории ЛСВ завода "Синтез-каучук".
Мы поняли и доказали, что большое научное и практическое значение имеет всесторонний аналитический контроль воды, а качественное освоение методов экологического мониторинга окружающей среды позволит нам, будущим технологам, свободно ориентироваться на производстве и освоить ведение современных технологических процессов.
Планируем продолжить начатую работу, освоить и проводить анализы: определение иона меди в воде, хлоридов, сульфатов, ХПК, БПК, нефтепродуктов и провести исследование соответствия выбросов предельно-допустимым концентрациям.
Основная задача экологического мониторинга сточных вод - это максимальное обеспечение систем управления экологической безопасности и природоохранной деятельности достоверной информацией, на основании которой могут быть произведены:
- Оценка показателей состояния и функциональной целостности окружающей природной среды.
- Выявление причин отклонения показателей состояния окружающей природной среды и оценка последствий таких изменения показателей.
- Определение и принятие решений для ликвидации причин отклонения показателей и обеспечение заблаговременного предупреждения негативных ситуаций.
Результаты мониторинга воды (по оси Х- дата, по оси У- результат анализа):
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Физико-химическая характеристика сточных вод. Механические и физико-химические методы очистки сточных вод. Сущность биохимической очистки сточных вод коксохимических производств. Обзор технологических схем биохимических установок для очистки сточных вод.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 30.05.2014Характеристика современной очистки сточных вод для удаления загрязнений, примесей и вредных веществ. Методы очистки сточных вод: механические, химические, физико-химические и биологические. Анализ процессов флотации, сорбции. Знакомство с цеолитами.
реферат [308,8 K], добавлен 21.11.2011Источники и виды загрязнителей окружающей среды, характерные для данного производства. Методы очистки сточных вод: механические, термические, физико-химические, химические и электрохимические. Описание технологического процесса и техника безопасности.
дипломная работа [813,1 K], добавлен 10.02.2009Источники загрязнения внутренних водоемов. Методы очистки сточных вод. Выбор технологической схемы очистки сточных вод. Физико-химические методы очистки сточных вод с применением коагулянтов. Отделение взвешенных частиц от воды.
реферат [29,9 K], добавлен 05.12.2003Внедрение технологии очистки сточных вод, образующихся при производстве стеновых и облицовочных материалов. Состав сточных вод предприятия. Локальная очистка и нейтрализация сточных вод. Механические, физико-химические и химические методы очистки.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 04.10.2009Основные потребители воды: ирригация, промышленность и энергетика, коммунальное хозяйство городов. Методы очистки сточных вод: механические, механо-химические, физико-химические,биохимические. Направления защиты почв. Расчет платы за загрязнения.
презентация [29,1 K], добавлен 09.02.2014Сточные воды и их краткая характеристика. Материалы, используемые в сорбционной очистке. Методика определения физико-химических и текстурных свойств сорбента. Физико-химические и текстурные характеристики сорбентов на основе модифицированного бентонита.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 02.06.2017Проблема влияния целлюлозно-бумажного производства на состояние водных экосистем. Физико-химические методы очистки сточных вод с применением коагулянтов. Дезинфекция сточных вод. Производственный контроль качества воды. Расчет вертикального отстойника.
курсовая работа [477,2 K], добавлен 14.05.2015Правила приема производственных сточных вод в системы канализации населенных мест, санитарные требования к ним. Механические, физико-химические и биологические методы для очистки технической воды и промышленных стоков, необходимое оборудование для работ
реферат [3,5 M], добавлен 07.08.2009Анализ технологического процесса и условий образования опасных факторов. Действие вредных факторов на рабочем месте. Изучение особенностей применения методов флотации, сорбции и коагуляции для очистки сточных вод. Расчет интегральной оценки тяжести труда.
курсовая работа [902,2 K], добавлен 06.07.2015
